油气层保护技术试题复习

1、从钻井方面考虑，有哪些对油层的伤害因素，为什么？钻井因素有：压差、环空流速、钻井液类型及性能、钻速和浸泡时间.（1）压差的影响压差是储层损害的主要因素。在压差下，钻井液中的滤液和固相会渗入地层，造成固相堵塞和粘土水化。压差越大，对储层损害深度越深，对储层渗透率影响严重。其中，钻井造成井内压差增大的原因有以下几方面：①采用过平衡钻井液密度；②管柱在充有流体的井内运动产生的激动压力；③地层压力检测不准确；④水力参数设计不合理；⑤井身结构不合理；⑥钻井液流变参数设计不合理；⑦井喷及井控方法不合理；⑧井内钻屑浓度；⑨开泵引起的井内压力激动（2）钻井液浸泡时间的影响在钻开储集层过程中，钻井液滤失到储集层中的数量随钻井液浸泡时间的延长而增加。浸泡过程中除滤液进入地层外，钻井液中的固相在压差作用下也逐步侵入地层，其侵入地层的数量及深度随时间增加，浸泡时间越长侵入越多。在钻井过程中，储集层的浸泡时间包括从钻入储集层开始至完井电测、下套管、注水泥和替钻井液这一段时间。在钻开储集层过程中，若钻井措施不当，或其它人为原因，造成掉牙轮，卡钻，井喷或溢流等井下复杂情况和事故后，就要花费大量的时间去处理井下复杂事故，这样将成倍地增加钻井液对储集层的浸泡时间。（3）环空流速对储层的影响①高的环空流速，即环空流态为紊流时，井壁被冲刷，使井眼扩大，造成井内固相含量增加。泥岩水化后发生剥蚀掉块垮塌引起的井眼扩大和盐岩、玄武岩等不稳定地层的井眼扩大，采取钻井液柱压力与地层压力平衡，抑制水化，保持渗透压力平衡，控制失水，改善造壁性能等措施。或者控制环空流为层流状态，层流对井壁避免了冲刷冲蚀作用，在一定条件下，对井壁稳定起主导作用。②高环空流速在环空产生的循环压降将增大钻井液对井底的有效液柱压力，即增大对井底的压差。高环空流速产生的原因1、水力参数设计中未考虑井壁冲蚀条件，致使排量设计大而导致环空流态为紊流。2、起下钻速度太快，在环空形成高流速，特别是当井下出现复杂情况（遇阻卡时），且开泵时快速下放管柱就会在环空产生极高的流速。（4）钻井液类型工作液中固相粒子进入油层造成损害，工作液中液相进入油层后引起的地层固相（主要是各类粘土及其它亲水性次生矿物水化）、油层表面的润湿反转、水锁效应、外来水相与油乳化堵塞、结垢、微粒运移以及井喷、井漏、井塌等因素造成的油层损害等。2、钻井过程中的油层伤害及油层保护；钻井过程储集层损害的主要因素有两个。一是当钻开储集层时，存在着井内钻井液有效液柱压力与地层压力差，致使钻井液中的滤液和固相进入地层而损害油气层。另一个是钻开储层的时间，储集层被钻井液浸泡而遭受损害。要使储集层损害保持在最小限度内，就必须将压差控制在最小安全值范围内，为了减小钻井液对储集层的浸泡时间，就必须以最短的时间钻穿储集层，进行完井电测，下套管，注水泥浆固井。地层压力和地层破裂压力是科学进行钻井工程设计和施工的重要基础参数。只有确切掌握地层压力和地层破裂压力，才能进行合理的井身结构设计，实施平衡压力钻井和有效地保护储集层。3、简述钻井液油层伤害因素？工作液中固相粒子进入油层造成损害，工作液中液相进入油层后引起的地层固相（主要是各类粘土及其它亲水性次生矿物水化）、油层表面的润湿反转、水锁效应、外来水相与油乳化堵塞、结垢、微粒运移以及井喷、井漏、井塌等因素造成的油层损害等。4、简述裸眼完井与射孔完井对油气层保护的影响？裸眼完井方法的优点：产层完全裸露，没有任何遮挡，直接与井底相通，因而产层具有最大的渗流面积，流线平直，完全符合平面径向渗流规律，这种井称为水动力学完善井。如果在钻开产层的过程中，产层受到钻井液的损害小，这种井的产能应该较高。射孔完井方法的优点：①能比较有效地封隔和支撑疏松易塌的生产层。②能比较有效地封隔和支撑含水夹层及易塌的粘土夹层，只要不射开这些含水夹层和粘土夹层，就可以避免它们对生产的影响。③能够分隔不同压力和不同特性的油气层。可以选择性地打开产层，可以分层开采、分层测试和分层增产等。④可进行无油管完井和多油管完井。⑤除裸眼完井方法外，比其它各种完井方法都经济。射孔完井方法的缺点：①在钻井和固井过程中，产层受钻井液和水泥浆浸泡的时间较长，受污染较严重。②射孔完井是水动力学性质不完善井，产层渗流面积只是井壁孔眼面积总和。流线在孔眼附近会发生弯曲、聚集产生附加渗流阻力。如果孔眼数目较少，孔眼穿透深度较浅，则油气人井的阻力较大。③对于裂缝性油气藏，裂缝发育不均匀，孔眼与裂缝相遇的机会难以控制。产层存在层间干扰及射孔工艺发展，射孔完井的缺点已得到克服。国内外90％以上油气井都是采用射孔完成射孔对产层的损害机理：优质的射孔作业在一定程度上可以抵消钻井过程对地层的损害，而对油层污染严重的射孔作业，对产能的影响则将比钻井损害的危害严重得多。射孔作业中不能保证所有孔眼都是有效的，很多情况下射孔井并没有达到最大的天然生产能力。射孔参数不合理或产层打开不完善：射孔参数是指孔密、孔深、孔径、相位、射孔格式等。由于射孔参数的选择不当，将引起射孔效率的严重降低。如图是0°相位的布孔所形成的井底流线分布示意图。从图中可以看出，离井筒较远处流动是径向流，从水平面内观察流体是径向流入，从垂直面观察流线则是平行于油层的顶部和底部。5、简述固井作业对油气层伤害的影响。固井作业是钻井完井的重要环节。固井质量的好坏不仅直接影响到钻井的安全，而且还影响到油气井的长期开采生产和总的采收率。和其它作业一样，固井也会造成对储集层不同程度的损害，甚至造成油气资源的严重损失。固井作业损害应包括由于固井质量不好引起的油气资源损失：1）环空封隔质量不好，引起油气层间互窜和窜到地面。这是因为：①水泥浆顶替效率不好，水泥浆环中有大量钻井液槽带；②水泥与地层和套管胶结情况不好，形成环隙；③水泥浆凝结过程中，由于失重造成静水压力低于油气层压力，使油气水侵入水泥浆形成通路。2）水泥浆中颗粒引起的地层损害：水泥浆中粒径为5～30的颗粒约占固相总量的15％，而多数砂岩油藏的孔隙直径大于这个数值，因此水泥浆颗粒有可能进入地层，并在孔隙中水化固结堵塞孔隙或喉道，造成油气层的永久堵塞。3）水泥浆滤液对地层的损害：水泥浆柱的压力要比钻井液柱压大，所以井底压差高再加水泥浆的滤失量比钻井液大数十倍，既使加降失水剂也大于钻井液滤失量，而且含有各种离子和较高碱性的滤液（pH值为11.5～12）进入地层后，加速了粘土矿物的解理、分散和运移，并形成毛细管阻力，降低了油气层的渗透率。6、压裂液的组成及油层保护措施压裂液由前置液，携砂液，顶替液组成滤失少：造长缝、宽缝的重要性能。滤失少可以提高压裂液的效率，降低成本，并可以防止裂缝中的砂堵及减少对地层的损害。压裂液的滤失性主要取决于其粘度与造壁性，粘度高则滤失少。在压裂液中添加防滤失添加剂能改变造壁性，有效地控制滤失。悬砂能力强：压裂液的悬砂能力主要取决于粘度。粘度高悬砂能力强。理想的压裂液是能全悬浮砂子，这对砂子在缝中的分布十分有利。粘度太高则可能导致严重串层。摩阻低：在井口设备功率——定时，压裂液在管柱中的摩阻愈低，用于造缝的有效功率愈多。摩阻过大则会提高泵压，降低排量，甚至由于设备功率限制而影响施工。稳定性好：压裂液要具备——定的热稳定性，不能因温度升高而使粘度大幅度降低。此外，还要具有一定的抗剪切稳定性，不能因流动而发生大幅度的降解。配伍性好：压裂液进入油层后与油层中的岩石矿物及油层流体接触，不应产生不利渗滤的物化反应。低残渣：要尽量降低压裂液中不溶于水的物质（残渣），以免降低岩石及填砂裂缝的渗透率。易于返排：施工结束后压裂液能降粘、不乳化、易返排。此外应选用货源广、便于配制、价格便宜和使用安全的压裂液7、常见的油田生产作业及油层伤害影响有哪些？为什么？采油过程的油气层伤害主要有：速度快应力敏感；生产压差大，底水锥进边水指进；温度变化产生有机无机垢；气体从油中脱出形成两相流。注水过程油气层伤害主要有：粘土水化；注水速度太快的微粒运移；机械杂质；注水结垢；温度下降产生的有机垢；修井作业的油气层伤害主要有：粘土水化、水锁、乳化、细菌、结垢工艺因素的油气层伤害主要有：修井时间、粘度、上返速度、压差、排量、修井频率、工具清洁度注气中的油气层伤害主要有：微粒运移、水化膨胀、水热反应－新伤害新物质产生；易产生乳化的低密度介质－蒸汽；凝析水的产生－与注水类似的伤害；化学驱－聚合物的油气层伤害主要有：鱼眼、XC的菌体、弱的凝胶堵‘PAM的胶联；PAM的盐敏碱驱、活性剂驱伤害主要有：高PH－水化加剧；高PH－结垢加剧；高PH－与SiO2等的反应－二次沉淀；活性剂－石油磺酸盐－与阳离子聚合物的不配伍沉淀，石油磺酸钙沉淀。钙的被交换易使粘土水敏。混相非混相驱的油气层伤害主要有：热力学平衡的破坏－沥青质沉淀产生；温度压力变化－产生烃类水化物固体；CO2的注入产生－碳酸钙的沉淀。8、注水作业过程的水质处理都有哪些要求？（1）要求不得含有机械杂质和一切固体颗粒；（2）不得含有沥青等烃类物质；（3）不得含有细菌和一切阳离子表面活性物质；（4）不得含氧等。注入水除了无固相外，还要求与地层水配伍，即与地层粘土矿物配伍；与地层水配伍；与原油配伍等。这样处理后的水质在注水过程中不但注水压力可以降低，而且不出现地层损害。9、固体物质产生的堵塞有哪些？1）原油或油渣堵塞2）结垢堵塞3）水敏性堵塞4）出砂堵塞5）微生物及其代谢产物堵塞6）固相颗粒堵塞7）微粒运移堵塞10、造成油气层损害的原因都有哪些？外来流体与油气层岩石的作用和外来流体与地层流体间的不配伍第一方面因素：外来流体与油气层岩石的作用，造成五种类型的损害：1）外来固相颗粒的堵塞与侵入；2）滤液侵入及不配伍的流体造成的敏感性损害；3）油气层内部微粒运移造成的地层损害；4）出砂；5）细菌堵塞。第二方面因素：外来流体与地层流体间的不配伍，造成另外五种类型的损害：1）乳化堵塞；2）无机结垢堵塞；3）有机结垢堵塞；4）铁锈与腐蚀产物的堵塞；5）地层内固相沉淀的堵塞；另外，其它损害包括射孔造成的压实和不完善等损害，固井和修井作业的注水泥和水泥浆造成的特殊损害等。